Redes de Transporte y Digitales: Fundamentos y Tecnologías Clave

Redes de Transporte y Acceso

Redes de transporte: La misión de la red troncal o de transporte es concentrar la información procedente de las redes de acceso y encaminarlas a mayores distancias.

Redes de acceso: La misión de las redes de acceso es la unión de la red privada del usuario con la red del operador de telecomunicaciones.

• Bucle abonado (RDSI)
• Fibra
• Cable
• Inalámbricas (WIFI / 5G)

Introducción a las Redes de Transporte

Definición

Una red de transporte o troncal es la infraestructura necesaria para que las redes de acceso se intercomuniquen entre sí. IP se utiliza en todo o en casi todos los sistemas.

Tipos de Redes de Transporte

Jerarquía Digital Plesiócrona (PDH)

Suele usarse en redes de telefonía agregando el tráfico de las centrales.

• Un sistema PDH está formado por la unión de varios canales MIC (modulación por impulsos codificados) y canales de señalización y relleno.
• Frecuencia de muestreo: 8 Khz.
• Bits por muestra: 8
• Duración de la trama: 125 μs
• Tasa: 64 Kbps.
• Multiplex primario: tiene 30 canales de usuario y 2 de sincronismo y señalización.

Sincronismos:

• Frecuencia: recibir impulsos a la misma frecuencia de transmisión (inferior pierde y superior puede detectar un impulso dos veces).
• Fase: ubica cada dígito en la posición que ocupa dentro de la trama.
• Trama: se transmite en tramas alternas.
• Multitrama: cada 16 tramas (2ms).

Se llama plesiócrona porque los relojes de los distintos elementos que se unen a los multiplexores tienen casi la misma frecuencia de reloj, por lo que se necesitan más bits en la salida de los multiplexores que la suma de los bits de entrada.

Multiplex digital: combina las señales bit a bit y absorbe eventuales desviaciones en las velocidades de los afluentes (entrada de los afluentes).

Limitaciones PDH:

• No es fácil la conmutación
• Difícil mantenimiento de red
• Complejidad de los nodos de interconexión.

Jerarquía Digital Síncrona (SDH)

Estándar para redes de comunicaciones de alta velocidad y capacidad.

• Usa fibra óptica.
• Frecuencia reloj: transmisión síncrona (la misma en toda la red) si los flujos de datos varían, se usan punteros para que los datos floten en la zona de carga útil y transmisión plesiócrona (casi la misma) necesidad de bit de relleno para dar cuenta de las variaciones de temporización.

Ventajas:

• Alta velocidad de transmisión.
• Alta disponibilidad.
• Interconexión.
• Fiabilidad.

Características:

• Multiplexado a través de punteros.
• Se multiplexa byte a byte.
• A través de punteros se accede a canales de 2 Mbps.
• 155 Mbps.

Elementos red:

• Regeneradores: extraen reloj de la propia señal. Regeneran reloj y amplitud de la señal.
• Multiplexores: Combinan señales de entrada plesiócronas y síncronas en señales STM.
• Multiplexor add/drop: Insertar/extraer señales PDH/SDH de flujos de datos de alta velocidad.
• Transconectores digitales DXC: mapea señales tributarias PDH en conectores virtuales.

Regenerator Section Overhead (RSOH):

• Chequeo de paridad.
• Alineación de trama.
• Identificación de trama.
• Canales de comunicación de datos y vocal.
• Canales destinados a usuarios.

Multiplexer Section Overhead (MSOH):

• Chequeo de paridad.
• Canales de comunicación de datos y vocal.
• Punteros de la carga útil (datos).

Path Overhead (POH):

• Chequeo de paridad.
• Mensaje de la trayectoria del camino.
• Alarmas y otras informaciones.
• Estructura del virtual container.

Elementos de multiplexación:

• Contenedor (C): unidad mínima de carga útil.
• Contenedor virtual (CV): al contenedor se le añade información del trayecto.
• Unidad afluente (UAF): CV más un puntero de unidad afluente.

Redes Ópticas de Transporte (OTN)

Introducción

• OTN ofrece toda la gestión de la red de transporte en redes ópticas del tipo DWDM.
• OTN especifica un contenedor digital como en SDH, se añade información al contenedor sin importar la fuente del dato.
• OTN incluye mecanismos avanzados de gestión de las tramas, control de errores. Además de QoS.
• OTN permite operar con redes ya existentes.

Equipos

• Multiplexores OTN: las entradas se envían a una salida única.
• Transconectores: adaptan el flujo de datos a la transmisión óptica.
• Repetidores o amplificadores ópticos.
• Equipos de terminación de línea (LTE): utilizados para la terminación y gestión de las señales.
• Controladores de red: Sistema de gestión que supervisan y controlan el funcionamiento de la red OTN, asegurando la QoS.

Redes Digitales: Frame Relay, ATM, IP, MPLS

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-Introducción - X.25 interfaz entre equipos terminales de datos y de circuitos de datos para terminales que funcionen en modo paquete sobre redes de datos públicas, no contiene algoritmos de encaminamiento. - Frame Relay, evolución del X.25 - ATM, modo de transferencia asíncrono e integra todos los servicios, RDSI de banda ancha. - IP, sistema para la conmutación de paquetes a distintos destinos por el mismo enlace. - MPLS, mezcla entre IP y ATM (conmutación de etiquetas multiprotocolo). *Multiplexar: transmitir distintas señales a través del mismo enlace. *Conmutar: establecer un camino entre 2 extremos a través de nodos (switch).

-Frame Relay

Características - Control de llamadas en canales lógicos distintos. - Multiplexado y conmutación en capa 2. - Control de errores y flujo extremo a extremo. - Control de errores por capas superiores. - ACK. - Pensado para velocidades altas. - Es una evolución del X.25 ya que este tenía mucha sobrecarga y no admitía ciertos QoS (calidad de servicio),necesidad de velocidades más altas.

Formato de la trama LAPF: bandera 1 byte, direc 2-4 bytes, info variable, crc 2 bytes, bandera 1byte

En la dirección encontramos: - DLCI (Data Link Connection Identifier). - EA (Address Field Extension bit). - CR (Command/Response bit). - DE (Discart Eligibility). - FECN (Forward Explicit Congestion Notification). - BECN (Backward Explicit Congestion Notification).

Control de Congestión Frame Relay - Mínimo de rechazo de tramas. - Posibilidad de Qos elevada. - Imposibilidad de que un usuario monopolice la red. - Sencillez de implementación. - Mínimo tráfico de red.

Objetivos - Integración de servicios. - Diferenciar entre camino y canal virtual. - Multiplexación estadística. -QoS. -Importante -Bit DE= Control de rechazo (Estrategia de rechazo) -Bit FECN= Notificación de una congestión explicita hacia adelante (Evitar congestión) -Bit BECN=notificación de una congestión explicita hacia atrás (Evitar congestión)

-ATM - Modo de transferencia asíncrona. - Problemas: complejidad, mantenimiento caro e inflexible. - Se puede usar en LAN, MAN y WAN.

Características de los teleservicios

Características básicas - Comunicación orientada a conexión: QoS + descriptor tráfico. - No control de errores ni de flujo en switches intermedios. - Función reducida de la cabecera: - Identificar el camino virtual. - Campo detección errores HEC. - Los paquetes de longitud fijas se denominan celdas (48 bytes de datos y 5 de cabecera).

Capa Física ATM - PM: - sincronismo de bit. - Códigos de línea. - TC: - Adaptar la tasa de celdas. - Delimita celdas. - Adapta al sistema portador.

Capa adaptación AAL - Gestión de errores de transmisión. - Segmentación y ensamblado. - Gestión de celdas pérdidas y mal insertadas. - Control de flujo y temporización.

-DIRECCIONAMIENTO IP El elemento clave que se utiliza para el encaminamiento se denomina dirección. -IPv4 -IPv6 Según el operador: -Estáticas -Dinámicas En función del destino: -Anycast -Unicast -Broadcast En función del uso: - Públicas -Privada

IPv4 Es el formato de dirección estándar que permite que todas las máquinas en Internet se comuniquen entre sí. 32 bits y una dirección IPv4 se compone de cuatro números entre 0 y 255. Protocolos de IPv4: ARP, DHCP, ICMP

IPv6 Más amplio y permite cubrir mayores direcciones: PC, portátiles, Tablet Funciones - Soportar miles de millones de IP - Reducir tablas de encaminamiento - Mayor velocidad de procesado en routers - Mayor seguridad - Compatibilidad con IPv4 Tipos de cabecera - Cabecera de encaminamiento - Cabecera de fragmentación - Cabecera de encapsulamiento de seguridad -Cabecera de salto a salto PREFIJO-> Porción de IPv6 que identifica a la red.

-IMPORTANTE :PROTOCOLO NDP-> Es un protocolo que se utiliza para asignar automáticamente o sin estados las direcciones. Permite a un dispositivo integrarse en el ambiente local, es decir, el enlace sobre el cual se transmiten físicamente los paquetes IPv6. Protocolo DHCPv6-> Es un protocolo que se utiliza para asignar administrada o con estados las direcciones

-MPLS ETIQUETA -> Elemento que se encuentra en las cabeceras de los paquetes y que sirve para encaminarlos de forma local (20 bits). Las etiquetas se comunican a los nodos vecinos. ¿Qué equipos hay en MPLS? LER-> analiza los paquetes IP y les añade la etiqueta. LSR-> nodos de conmutación basados en etiquetas. LDP-> protocolo encargado de definir y distribuir etiquetas: establece caminos y calidades de servicio.

-Software Defined Network En SDN se diferencia entre plano de control y plano de datos (hardware) para configurar los equipos de forma centralizada. FUNCIÓN-> Mejorar redes existentes.

Problemas del SDN: -Coste-> redes son complejas y difíciles de gestionar. - Configuración individual de cada dispositivo - datos entrelazados.

Beneficios del SDN: - Se puede sistematizar el control. - Permite un despliegue rápido de servicios. - Permite investigar cómo funcionan nuevas aplicaciones en poco tiempo

Evolución del SDN A SDN-WAN: La primera fase de SDN se centró en el data center, donde se buscaba mejorar la eficiencia, la automatización de los recursos y servicios en la nube. La segunda fase de SDN se extendió al ámbito del campus y la red metropolitana (MAN), donde se buscaba integrar las redes LAN y WLAN